Meta l-azzar jiġi konness mal-aluminju, ir-reazzjoni bejn l-atomi tal-Fe u tal-Al matul il-proċess ta' konnessjoni tifforma komposti intermetalliċi fraġli (IMCs). Il-preżenza ta' dawn l-IMCs tillimita s-saħħa mekkanika tal-konnessjoni, għalhekk huwa meħtieġ li tiġi kkontrollata l-kwantità ta' dawn il-komposti. Ir-raġuni għall-formazzjoni tal-IMCs hija li s-solubbiltà tal-Fe fl-Al hija fqira. Jekk taqbeż ċertu ammont, tista' taffettwa l-proprjetajiet mekkaniċi tal-weldjatura. L-IMCs għandhom proprjetajiet uniċi bħal ebusija, duttilità u reżistenza limitati, u karatteristiċi morfoloġiċi. Ir-riċerka sabet li meta mqabbel ma' IMCs oħra, is-saff tal-Fe2Al5 IMC huwa ġeneralment meqjus bħala l-aktar fraġli (11.8± Fażi IMC ta' 1.8 GPa), u hija wkoll ir-raġuni ewlenija għat-tnaqqis fil-proprjetajiet mekkaniċi minħabba ħsara fl-iwweldjar. Dan id-dokument jinvestiga l-proċess tal-iwweldjar bil-lejżer mill-bogħod tal-azzar IF u l-aluminju 1050 bl-użu ta' lejżer b'modalità ċirku aġġustabbli, u jinvestiga fil-fond l-influwenza tal-forma tar-raġġ tal-lejżer fuq il-formazzjoni ta' komposti intermetalliċi u l-proprjetajiet mekkaniċi. Billi ġie aġġustat il-proporzjon tal-qawwa qalba/ċirku, instab li taħt il-modalità ta' konduzzjoni, proporzjon tal-qawwa qalba/ċirku ta' 0.2 jista' jikseb erja tal-wiċċ ta' twaħħil tal-interfaċċja tal-iwweldjar aħjar u jnaqqas b'mod sinifikanti l-ħxuna tal-Fe2Al5 IMC, u b'hekk itejjeb is-saħħa tal-shear tal-ġonta.
Dan l-artikolu jintroduċi l-influwenza tal-lejżer fil-modalità ċirku aġġustabbli fuq il-formazzjoni ta' komposti intermetalliċi u proprjetajiet mekkaniċi waqt l-iwweldjar bil-lejżer mill-bogħod tal-azzar IF u l-aluminju 1050. Ir-riżultati tar-riċerka jindikaw li taħt il-modalità ta' konduzzjoni, proporzjon ta' qawwa qalba/ċirku ta' 0.2 jipprovdi erja tal-wiċċ ta' twaħħil tal-interfaċċja tal-weldjatura akbar, li hija riflessa minn saħħa massima ta' shear ta' 97.6 N/mm2 (effiċjenza tal-ġonta ta' 71%). Barra minn hekk, meta mqabbel ma' travi Gaussjani b'proporzjon ta' qawwa akbar minn 1, dan inaqqas b'mod sinifikanti l-ħxuna tal-kompost intermetalliku Fe2Al5 (IMC) b'62% u l-ħxuna totali tal-IMC b'40%. Fil-modalità ta' perforazzjoni, ġew osservati xquq u saħħa ta' shear aktar baxxa meta mqabbla mal-modalità ta' konduzzjoni. Ta' min jinnota li ġie osservat raffinament sinifikanti tal-qamħ fil-ħjata tal-weldjatura meta l-proporzjon ta' qawwa qalba/ċirku kien ta' 0.5.
Meta r=0, tiġi ġġenerata biss l-enerġija tal-linja, filwaqt li meta r=1, tiġi ġġenerata biss l-enerġija tal-qalba.
Dijagramma skematika tal-proporzjon tal-qawwa r bejn raġġ Gaussjan u raġġ annulari
(a) Apparat tal-iwweldjar; (b) Il-fond u l-wisa' tal-profil tal-iwweldjar; (ċ) Dijagramma skematika tal-wiri tas-settings tal-kampjun u tal-apparat
Test MC: Fil-każ biss ta' raġġ Gaussian, il-ħjata tal-weldjatura tkun inizjalment f'modalità ta' konduzzjoni baxxa (ID 1 u 2), u mbagħad tittranżizzjona għal modalità ta' lockhole li tippenetra parzjalment (ID 3-5), b'xquq ovvji jidhru. Meta l-qawwa taċ-ċirku żdiedet minn 0 għal 1000 W, ma kien hemm l-ebda xquq ovvji f'ID 7 u l-fond tal-arrikkiment tal-ħadid kien relattivament żgħir. Meta l-qawwa taċ-ċirku tiżdied għal 2000 u 2500 W (IDs 9 u 10), il-fond taż-żona rikka fil-ħadid jiżdied. Xquq eċċessiv f'qawwa taċ-ċirku ta' 2500w (ID 10).
Test MR: Meta l-qawwa tal-qalba tkun bejn 500 u 1000 W (ID 11 u 12), il-ħjata tal-iwweldjar tkun fil-modalità ta' konduzzjoni; Meta wieħed iqabbel l-ID 12 mal-ID 7, għalkemm il-qawwa totali (6000w) hija l-istess, l-ID 7 jimplimenta modalità ta' toqba magħluqa. Dan minħabba t-tnaqqis sinifikanti fid-densità tal-qawwa fl-ID 12 minħabba l-karatteristika tal-linja dominanti (r=0.2). Meta l-qawwa totali tilħaq 7500 W (ID 15), tista' tinkiseb modalità ta' penetrazzjoni sħiħa, u meta mqabbla mas-6000 W użati fl-ID 7, il-qawwa tal-modalità ta' penetrazzjoni sħiħa tiżdied b'mod sinifikanti.
Test IC: Il-modalità kondotta (ID 16 u 17) inkisbet b'qawwa ċentrali ta' 1500w u qawwa taċ-ċirku ta' 3000w u 3500w. Meta l-qawwa ċentrali tkun ta' 3000w u l-qawwa taċ-ċirku tkun bejn 1500w u 2500w (ID 19-20), jidhru xquq ovvji fl-interfaċċja bejn il-ħadid rikk u l-aluminju rikk, u jiffurmaw disinn lokali ta' toqob żgħar li jippenetraw. Meta l-qawwa taċ-ċirku tkun ta' 3000 u 3500w (ID 21 u 22), tinkiseb il-modalità ta' toqba taċ-ċavetta b'penetrazzjoni sħiħa.
Immaġnijiet trasversali rappreżentattivi ta' kull identifikazzjoni tal-iwweldjar taħt mikroskopju ottiku
Figura 4. (a) Ir-relazzjoni bejn is-saħħa tensili massima (UTS) u l-proporzjon tal-qawwa fit-testijiet tal-iwweldjar; (b) Il-qawwa totali tat-testijiet kollha tal-iwweldjar
Figura 5. (a) Ir-relazzjoni bejn il-proporzjon tal-aspett u l-UTS; (b) Ir-relazzjoni bejn l-estensjoni u l-fond tal-penetrazzjoni u l-UTS; (ċ) Id-densità tal-qawwa għat-testijiet kollha tal-iwweldjar
Figura 6. (ac) Mappa tal-kontorn tal-indentazzjoni tal-mikroebusija Vickers; (df) Spettri kimiċi SEM-EDS korrispondenti għal iwweldjar fil-modalità ta' konduzzjoni rappreżentattiva; (g) Dijagramma skematika tal-interfaċċja bejn l-azzar u l-aluminju; (h) Fe2Al5 u l-ħxuna totali tal-IMC tal-weldjaturi fil-modalità konduttiva
Figura 7. (ac) Mappa tal-kontorn tal-indentazzjoni tal-mikroebusija Vickers; (df) Spettru kimiku SEM-EDS korrispondenti għal iwweldjar rappreżentattiv tal-modalità ta' perforazzjoni ta' penetrazzjoni lokali
Figura 8. (ac) Mappa tal-kontorn tal-indentazzjoni tal-mikroebusija Vickers; (df) Spettru kimiku SEM-EDS korrispondenti għal iwweldjar rappreżentattiv b'modalità ta' perforazzjoni b'penetrazzjoni sħiħa
Figura 9. Il-plott tal-EBSD juri d-daqs tal-qamħ tar-reġjun rikk fil-ħadid (il-pjanċa ta' fuq) fit-test tal-modalità ta' perforazzjoni ta' penetrazzjoni sħiħa, u jikkwantifika d-distribuzzjoni tad-daqs tal-qamħ
Figura 10. Spettri SEM-EDS tal-interfaċċja bejn ħadid rikk u aluminju rikk
Dan l-istudju investiga l-effetti tal-lejżer ARM fuq il-formazzjoni, il-mikrostruttura, u l-proprjetajiet mekkaniċi tal-IMC f'ġonot iwweldjati b'lap differenti tal-liga tal-aluminju IF steel-1050. L-istudju kkunsidra tliet modi ta' wweldjar (mod ta' konduzzjoni, mod ta' penetrazzjoni lokali, u mod ta' penetrazzjoni sħiħa) u tliet forom magħżula ta' raġġi tal-lejżer (raġġ Gaussian, raġġ annulari, u raġġ annulari Gaussian). Ir-riżultati tar-riċerka jindikaw li l-għażla tal-proporzjon ta' qawwa xieraq tar-raġġ Gaussian u r-raġġ annulari hija parametru ewlieni għall-kontroll tal-formazzjoni u l-mikrostruttura tal-karbonju modali intern, u b'hekk jiġu massimizzati l-proprjetajiet mekkaniċi tal-weldjatura. Fil-mod ta' konduzzjoni, raġġ ċirkolari b'proporzjon ta' qawwa ta' 0.2 jipprovdi l-aħjar saħħa tal-wweldjar (effiċjenza tal-ġonta ta' 71%). Fil-mod ta' perforazzjoni, ir-raġġ Gaussian jipproduċi fond ta' wweldjar akbar u proporzjon ta' aspett ogħla, iżda l-intensità tal-wweldjar hija mnaqqsa b'mod sinifikanti. Ir-raġġ annulari b'proporzjon ta' qawwa ta' 0.5 għandu impatt sinifikanti fuq ir-raffinar tal-qmuħ tal-ġenb tal-azzar fil-ħjata tal-weldjatura. Dan minħabba t-temperatura massima aktar baxxa tar-raġġ annulari li twassal għal rata ta' tkessiħ aktar mgħaġġla, u l-effett ta' restrizzjoni tat-tkabbir tal-migrazzjoni tas-solut tal-Al lejn il-parti ta' fuq tal-ħjata tal-weldjatura fuq l-istruttura tal-qamħ. Hemm korrelazzjoni qawwija bejn il-mikroebusija Vickers u t-tbassir ta' Thermo Calc tal-perċentwal tal-volum tal-fażi. Iktar ma jkun kbir il-perċentwal tal-volum ta' Fe4Al13, iktar tkun għolja l-mikroebusija.
Ħin tal-posta: 25 ta' Jannar 2024
